JP3531467B2 - 転炉における溶銑の脱燐精錬方法 - Google Patents

転炉における溶銑の脱燐精錬方法

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JP3531467B2 JP8054198A JP8054198A JP3531467B2 JP 3531467 B2 JP3531467 B2 JP 3531467B2 JP 8054198 A JP8054198 A JP 8054198A JP 8054198 A JP8054198 A JP 8054198A JP 3531467 B2 JP3531467 B2 JP 3531467B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉における溶銑
の脱燐精錬に関し、特に吹錬中に生石灰などのCaOを
含有する造滓材を、或る程度の時間を掛けて連続的に転
炉に装入することにより、円滑で生産性の高い溶銑の脱
燐精錬を行う方法に関する。
【0002】
【従来の技術】伝統的転炉製鋼法においては、同一の転
炉において溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬とを行なって製鋼
作業を終了していた。しかし、近年の鋼材の品質に対す
る要求が高くなる一方で、連続鋳造の拡大や、真空脱ガ
ス、取鍋精錬等の溶鋼の二次精錬が普及するに伴い、転
炉における出鋼温度が上昇し、転炉における脱燐能力が
低下してきた。この理由は、脱燐反応は高温ほど不利に
進行するからである。
【0003】そこで、転炉に装入する溶銑を予め処理し
て、特に燐成分をある程度除去してから転炉に装入する
溶銑予備処理法が発達してきた。この方法の一つとし
て、同一の転炉において溶銑の脱燐精錬と脱炭精錬とを
行なう精錬を中止し、一の転炉において溶銑の脱燐を行
ない、この脱燐された溶銑を他の一の転炉に移して脱炭
精錬を行なう製鋼法が提案されている。
【0004】かかる技術として、特開平2−20071
5号公報、特公平2−14404号公報、特公昭61−
23243号公報の提案がある。また、本願の発明者も
既に従来の製鋼工場を改造し、複数の転炉のそれぞれの
炉前作業床に作業床開口部を設け、一の転炉で溶銑の脱
燐精錬をした溶湯を受湯鍋に受け、この受湯鍋を前記作
業床開口部を通して他の一の転炉に運搬し、この転炉に
装入し、ここで脱炭精錬を行なう精錬方法を開発してい
る(特開平6−41624号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一の転炉で溶銑の脱燐
精錬を行なう、溶銑脱燐方法においては、溶銑温度が低
温(1250〜1400℃)であるため、一般にスラグ
の滓化が困難であり、脱燐反応のために装入されたCa
Oを含有する造滓材もこの例に洩れない。特に、CaO
を含有する造滓材を一度に一括して転炉に装入すると、
溶銑中のSiの酸化により生成するSiO2 でCaOを
含有する造滓材の表面が被覆され、CaOを含有する造
滓材の円滑な滓化が妨げられる。
【0006】溶銑の脱燐精錬の概要を図7において説明
する。図7は溶銑340tonの転炉2における溶銑4
の脱燐精錬の状況を概念的に示す。溶銑装入後、ランス
12から酸素を吹錬し、所定量の生石灰等を装入し、C
aO、SiO2 、FeO等を主成分とするスラグ6を生
成させ、溶銑から燐を除去する。溶銑の脱燐精錬が終了
すると、炉を倒炉して出鋼口8を介して取鍋に出湯を行
う。
【0007】上記溶銑の脱燐精錬の概要を図8に示す。
溶銑340tonを装入後、生石灰(6ton/c
h)、ホタル石(0.6ton/ch)等を一括して一
度に装入し、酸素吹錬を約12分間行う。通常、脱燐精
錬においては溶銑中のPが、まずスラグ中のFeOと反
応し、CaOを含むスラグに吸収される。そこで、脱燐
精錬を促進するためにスラグ中のFeO含有量を高し、
吹錬中にCaOを含む造滓材を装入する。
【0008】その後、溶銑とスラグの分離を行うためリ
ンスを2分間程度行う(リンス終了までを脱燐精錬とい
う)。その後、スラグフォーミングの鎮静化の時間(平
均4分間)を待って出湯する。出湯時間(倒炉開始から
出湯終了まで)は通常5分間程度かかる。
【0009】ここではCaOを含有する造滓材として生
石灰を用いており、吹錬開始と同時に6tonが一括し
て装入されている。この脱燐精錬においては溶銑温度が
比較的低温であるため、一般にスラグの滓化が困難であ
り、特に、このようにCaOを含有する造滓材を一度に
一括して転炉に装入すると、溶銑中のSiの酸化により
生成するSiO2 でCaOを含有する造滓材の表面が被
覆され、CaOを含有する造滓材の円滑な滓化が妨げら
れる。
【0010】従って、脱燐反応は円滑には進行せず、精
錬後の燐含有量も高く、また、滓化を促進するためにホ
タル石等の滓化促進剤を大量に添加する必要があり、製
造コスト上も問題があった。そこで、本発明では上記溶
銑の脱燐精錬にあたり、脱燐効率が高く、かつ安価な溶
銑の脱燐精錬方法を課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記課題につ
いて研究を重ねた結果、CaOを含有する造滓材をSi
が酸化してSiO2 に変化する状況に応じて連続的に転
炉に装入することにより脱燐精錬をより円滑に促進させ
ることができることを知見し、下記の発明に至った。
【0012】第1の発明は、下記の工程を備えたことを
特徴とする転炉における溶銑の脱燐精錬方法である。 (a)転炉における溶銑の脱燐精錬において、(b)前
記溶銑の酸素吹錬中に、CaOを含有する造滓材を、実
質的に連続的に前記転炉に装入する。
【0013】従来と異なり、酸素吹錬に伴い徐々に生成
するSiO2 の生成量に合わせてCaOを含有する造滓
材を、実質的に連続的に転炉へ装入するので、円滑に均
一なスラグ生成が行われ、脱燐精錬も円滑に進行する。
【0014】第2の発明は、前記CaOを含有する造滓
材を、実質的に連続的に前記転炉に装入する間が吹錬開
始から2分間であることを特徴とする転炉における溶銑
の脱燐精錬方法である。溶銑中のSiは酸化してSiO
2 に変化する時間は約2分間である。そこで、従来の一
括装入と異なり酸素吹錬に伴い生成するSiO2 の生成
量に合わせてCaOを含有する造滓材を連続的に添加す
るので円滑なスラグ生成が行われ、脱燐精錬も円滑に進
行する。
【0015】第3の発明は、前記CaOを含有する造滓
材を、溶銑中のSiが燃焼する時間帯において、スラグ
の塩基度(CaO[wt%]/SiO2 [wt%])を
0.5〜2.5に維持するように、CaOを含有する造
滓材を前記転炉に装入することを特徴とする転炉におけ
る溶銑の脱燐精錬方法である。
【0016】溶銑中のSiは吹錬開始後約2分までの間
に徐々に酸化してSiO2 となるので、生成するSiO
2 量に対して塩基度を0.5〜2.5に維持するように
CaOを含有する造滓材を連続的に装入すると、円滑な
スラグ生成が行われる。この理由は、塩基度が0.5〜
2.5の範囲においては、CaO−SiO2 二元系スラ
グの融点が低いので、従って溶融したスラグの生成が促
進されるからである。
【0017】第4の発明は、前記CaOを含有する造滓
材を、溶銑中のSiが燃焼する時間帯において、スラグ
の塩基度(CaO[wt%]/SiO2 [wt%])を
0.7〜1.5に維持するように、CaOを含有する造
滓材を前記転炉に装入することを特徴とする転炉におけ
る溶銑の脱燐精錬方法である。
【0018】溶銑中のSiは吹錬開始後約2分までの間
に徐々に酸化してSiO2 となるので、生成するSiO
2 量に対して塩基度を0.7〜1.5に維持するように
CaOを含有する造滓材を連続的に装入すると、更に円
滑なスラグ生成が行われる。この理由は、塩基度が0.
7〜1.5の範囲においては、CaO−SiO2 二元系
スラグの融点が最も低くなり、従って均一に溶融したス
ラグの生成がより円滑に促進されるからである。
【0019】第5の発明は、前記CaOを含有する造滓
材が、実質的に生石灰又は焼石灰であることを特徴とす
る転炉における溶銑の脱燐精錬方法である。CaOを含
有する造滓材としては生石灰又は焼石灰、軽焼ドロマイ
ト、生ドロマイト等があるが、脱燐精錬を目的とする場
合にはMgOを含まない生石灰又は焼石灰の溶解速度が
速いので最も望ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明は転炉において実施する。
ここで、転炉とは上吹き酸素転炉、底吹き酸素転炉、上
底吹き酸素転炉を含む概念である。
【0021】発明の実施の形態に係る溶銑の脱燐精錬の
概要を図5に示す。溶銑340tonを装入後、、酸素
吹錬を約12分間行う。なを、ホタル石(0.6ton
/ch)は塩基度が高くなってから装入するのが好まし
い。
【0022】吹錬開始後、生石灰を約2.6kg/to
n/分の速度で装入する。装入後の生石灰の原単位は約
15.3kg/ton(合計5.2ton/ch)と、
従来の一括装入と同じである。吹錬終了後、溶銑とスラ
グの分離を行うためリンスを2分間程度行い(リンス終
了までを脱燐精錬という)、その後、出湯する。
【0023】脱燐精錬における溶銑温度は比較的低温で
あるため、スラグの滓化が困難であり、CaOを含有す
る造滓材を一度に一括して転炉に装入すると、CaOを
含有する造滓材の表面がSiO2 で被覆され、円滑な滓
化が妨げられる。そこで、本発明では精錬初期におい
て、CaOを含有する造滓材を或る程度の時間を掛けて
連続的に転炉に装入することにより、CaOを含有する
造滓材の滓化が効率的に進行するため、溶銑の脱燐が円
滑に行われる。
【0024】この理由を化学式を用いて説明する。溶鋼
中の脱燐反応は以下の式で記述される。 2[P]+5(FeO)=(P2 5 )+5Fe この反応の平衡定数は以下に示すようにCaOの含有量
に依存することが知られている。 logKP =(%P2 5 )/([%P]2 ・(%FeO)5 ) =11.8・log(%CaO)+C ここで、Cは温度の関数として決まる定数である。
【0025】従って、脱燐反応を進行させるにはCaO
含有量を高くし、温度を低く維持することが必要である
が、これを生石灰の供給によって行う場合、一度に大量
の生石灰を一括して転炉へ装入すると、生石灰の表面に
SiO2 が凝集して、生石灰のスラグへの溶解が妨げら
れ、CaO含有量が十分でなく、この溶解が全体の反応
を律してしまうので、脱燐反応が十分に進行しないとい
う問題がある。
【0026】そこで、本発明においては生石灰を一度に
一括して転炉へ装入するのではなく、或る程度の時間を
かけて実質的に連続的に装入することにより、生石灰の
表面にSiO2 が凝集することなく、生石灰のスラグへ
の溶解が十分に行なわれ、スラグのCaO含有量を高く
維持することができるのである。
【0027】図1から図3に本発明の実施例を示す。図
1から図3は、各々、精錬初期の塩基度(以下、「Ca
O[wt%]/SiO2 [wt%]」を単に「CaO/
SiO2 」と記す)を約1に保って、生石灰を転炉へ装
入した場合の、炉内のSiO2 累積生成量、生石灰原単
位、および塩基度(CaO/SiO2 )の経時的変化を
示す。
【0028】最初の2分間において溶銑中のSiが燃焼
しSiO2 が生成するが、2分以降はSiが無くなり、
SiO2 累積生成量は一定となる。溶銑中のSiが燃焼
する最初の2分間において塩基度(CaO/SiO2
が約1となるように、生石灰を連続的に装入し、2分以
降も同じ速度で装入した。
【0029】生石灰原単位は、図2に示す通りとなっ
た。この結果として、塩基度(CaO/SiO2 )は図
3に示す通り、最初の2分間において約1であり、以後
6分までに約3まで増加し、6分以降は約3で一定とな
った。
【0030】CaOを含む造滓材の装入速度としては、
経験上スラグの塩基度(CaO[wt%]/SiO
2 [wt%])を0.5〜2.5に、より望ましくは
0.7〜1.5を維持するように、CaOを含有する造
滓材を装入することが望ましい。
【0031】CaOを含有する造滓材としては生石灰又
は焼石灰、軽焼ドロマイト、生ドロマイト等があるが、
脱燐精錬を目的とする場合にはスラグの粘性を高めるM
gOを含まない生石灰又は焼石灰等がCaOの溶解速度
が速いので最も望ましい。
【0032】本発明における溶銑の脱燐精錬前のSi含
有量と脱燐精錬後の燐含有量との関係を図4に示す。一
括装入の場合は精錬後の燐含有量は精錬前のSi含有量
に大きく依存しているが、連続装入の場合には殆んど依
存していない。
【0033】現在の製銑技術では、高炉が定常状態で操
業されているときは、高炉で製造される溶銑中のSi含
有量を0.3%以下程度に低く抑えることは可能である
が、休風後の立ち上げ操業時などの非定常状態では、S
i含有量は0.3%以上に高くなることがある。本発明
によれば、このようなSi含有量の高い状態においても
脱燐精錬を効率良く行うことができ、この脱燐精錬の効
率向上はこれにより製造される鋼材の品質を、極めて大
きく向上させる。
【0034】
【実施例】以下、本発明における脱燐精錬法の効果を確
認するため、3か月間にわたって操業試験を行った。本
操業試験における操業条件(送酸量、ランス高さ、底吹
き窒素量、生石灰、螢石等の造滓材の装入量、及び装入
時期等)は、図5に示した通りである。本操業試験の実
施例を図6に示す。図6は、各月において1日20〜3
5チャージ(ch)の操業試験を最小22日間実施し、
成分組成等について、これらの月間の平均値を算出した
ものである。
【0035】図6に示す通り、脱燐精錬前における溶銑
の燐含有量は、何れの場合も約0.1wt%である。一
括装入して脱燐精錬を行った場合の脱燐精錬後の燐含有
量は約0.023wt%であるが、塩基度(CaO/S
iO2 )を約2に保って生石灰を連続装入した場合にお
いては、約0.018wt%にまで脱燐されている。
【0036】また、塩基度を約1に保って生石灰を連続
装入した場合においては、0.016wt%にまで脱燐
されており、脱燐精錬の効率が向上している。脱燐平衡
の点からは塩基度高い方が望ましいが、吹錬初期の塩基
度は低い方がより流動性の良いスラグの生成があり、そ
のため脱燐精錬が進行しているためである。
【0037】
【発明の効果】本発明においてはCaOを含有する造滓
材をSiの酸化量の増加に伴って添加または装入するた
め、円滑に溶銑の脱燐精錬が進行するので溶銑の脱燐精
錬後の燐含有量は大きく改善され、脱燐精錬の効率が向
上する。この脱燐精錬の効率向上は、これにより製造さ
れる鋼材の品質を極めて大きく向上させ、その効果は甚
大であり、産業上の利用性は著しい高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における、吹錬時間とSiO2 累積生成
量との関係を示す。
【図2】本発明における、吹錬時間と生石灰原単位との
関係を示す。
【図3】本発明における、吹錬時間とスラグ塩基度との
関係を示す。
【図4】本発明と従来の脱燐精錬における精錬後の燐含
有量を示す図である。
【図5】本発明における、溶銑の脱燐精錬の概要を示す
図である。
【図6】本発明における、脱燐精錬法の実施結果を示す
図である。
【図7】転炉における、従来の溶銑脱燐精錬を模式的に
示す図である。
【図8】転炉における、従来の溶銑脱燐精錬の概要を示
す図である。
【符号の説明】
2 転炉 4 溶銑 6 スラグ 8 出鋼口 10 炉口 12 ランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小平 悟史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 小松 喜美 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−188722(JP,A) 特開 昭62−109910(JP,A) 特開 平7−70626(JP,A) 特開 平5−247511(JP,A) 特開 平5−247512(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21C 1/02 110 C21C 5/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の工程を備えたことを特徴とする転
    炉における溶銑の脱燐精錬方法。 (a)転炉に溶銑を装入し、 (b)前記溶銑の酸素吹錬中に、CaOを含有する造滓
    材を、吹錬開始から溶銑中のSiの全量が酸化するまで
    の間、スラグの塩基度(CaO[wt%]/SiO
    [wt%])を0.5〜2.5に維持するように、連
    続的に前記転炉に装入する。
  2. 【請求項2】 前記CaOを含有する造滓材を、連続的
    に前記転炉に装入する間が吹錬開始から2分間であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の転炉における溶銑の脱燐
    精錬方法。
  3. 【請求項3】 前記CaOを含有する造滓材を、溶銑中
    のSiが酸化するまでの間において、スラグの塩基度
    (CaO[wt%]/SiO[wt%])を0.7〜
    1.5に維持するように、前記転炉に装入することを特
    徴とする請求項1又は2に記載の転炉における溶銑の脱
    燐精錬方法。
  4. 【請求項4】 前記CaOを含有する造滓材が、生石灰
    又は焼石灰であることを特徴とする請求項1から3のい
    ずれかに記載の転炉における溶銑の脱燐精錬方法。
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